Общая геология Лекция 16 Опасные процессы и

Общая геология Лекция № 16 Опасные процессы и явления в криолитозоне

План лекции 1. Понятие о многолетнемерзлых породах (ММП) и криолитозоне 2. Криогенные процессы и явления - Криогенное выветривание и полигональные структуры - Повторножильные льды - Морозное пучение - Курумы и солифлюкция - Наледи 3. Криогенные процессы при деградации мерзлоты - Термокарст - Термоабразия - Термоэрозия

Криогенные процессы и явления Криолитозона (от crio, греч. lithos — камень) верхний слой земной коры, характеризующийся в течение всего года или хотя бы короткое время отрицательной температурой почв и горных пород и наличием или возможностью существования подземных льдов. Криогенные процессы и явления образуют специфическую группу экзогенных процессов и явлений, образование которых определяется фазовыми превращениями влаги в породах, их охлаждением и нагреванием. Особенно ярко эти процессы протекают в сезонно-мерзлом, деятельном, слое

Распространение ММП

Криогенное выветривание Это наиболее распространенный процесс в криолитозоне и зоне сезонного промерзания пород. Его механизм связан с фазовыми превращениями воды в породе при многократном промерзания-протаивания. n n n Криогенное выветривание скальных пород имеет большое значение при формировании курумов. Криогенное выветривание дисперсных отложений приводит к формированию горизонта «покровных суглинков» мощностью от 1 до 3 -4 м. В результате криогенного выветривания отложения приобретают высокую пылеватость

Морозобойное растрескивание и формирование полигональных структур Морозобойное растрескивание – процесс деформации мерзлых пород в результате напряжений, возникающих в результате сжатия пород при охлаждении.

Глубина проникновения трещин в мерзлую породу зависит от среднегодовой температуры, а размеры полигональной решетки в плане зависят от амплитуды колебаний температуры.

Дельта р. Лены, побережье моря Лаптевых фото А. Ю. Деревягина Полигональный микрорельеф в однородных отложениях. Яно. Индигирская низменность. Фото В. Е. Тумского

Образование повтроножильных льдов (ПЖЛ) Фото В. Е. Тумского

Схема образования ПЖЛ (Общее мерзлотоведение, 1978)

Повторножильные льды Яно-Индигирская низменность, побережье моря Лаптевых, Ойогосский яр Фото А. Ю. Деревягина

О-в Бол. Ляховский, Новосибирские острова, побережье пролива Дм. Лаптева Фото А. Ю. Деревягина

Пучение n Это процесс, происходящий в промерзающих грунтах, обусловленный увеличением объема замерзающей влаги и льдонакоплением вследствие миграции воды к фронту промерзания ПУЧЕНИЕ СЕЗОННОЕ Выпучивание грубообломочного материала Площадное (криогеная пульсация) МНОГОЛЕТНЕЕ Локальное Миграционное Инъекционное

Выпучивание (вымораживание) грубообломочного материала из дисперсных отложений Аналогичный процесс происходит с искусственными сооружениями и объектами, если они целиком находятся в деятельном слое

При участии в процессе морозобойного растрескивания, образуются «каменные кольца» , «каменные многоугольники»

Сезонное площадное пучение грунтов – ежегодно происходящий процесс, сопровождающий зимнее промерзание талых пород Локальным проявлением сезонного пучения является образование однолетних миграционных бугров пучения, которые существуют только в холодный сезон года и исчезают вместе с оттаиванием промерзшего слоя (Общая геокриология, 2002). Ярким проявлением процесса многолетнего пучения является формирование многолетних бугров пучения. Миграционные бугры возникают при многолетнем промерзании открытых систем (сквозных таликов, речных пойм, торфяников). В Якутии их называют булгунняхами, в Северной Америке – пинго. Общее мерзлотоведение, 1978

Пинго п-ов Туктояктук, Канада

Булгуннях. Якутия, дельта р. Лены

«Умирающий» пинго. П-ов Туктояктук, побережье моря Бофорта, Канада

Криогенные процессы на склонах Солифлюкция и курумы Солифлюкционные языки

Солифлюкция и сплывы Вязкопластичное течение грунтов на склонах и откосах после их протаивания и избыточного увлажнения • • Опасные проявления наблюдаются на трассах наземных трубопроводов, автомобильных и железных дорог, на склонах горных выработок

Трасса газопровода Медвежье-Надым-Пунга. Сплывы грунта сезонноталого слоя в результате нарушения напочвенного покрова

Курумы – каменные потоки и поля на склонах Курум на склоне. Анабарский щит Каменные потоки хребта Удокан (Забайкалье)

Скорости движения курумов В периоды дождей курум насыщается водой, происходит быстрое оттаивание мерзлого основания, вес курума сильно увеличивается. При этом могут происходить быстрые подвижки всей каменной массы вниз. Причиной катастрофических подвижек также могут быть землетрясения

Курумы Забайкалья Лежневая дорога на курумном склоне Фото А. И. Тюрина

«Каменные моря» Забайкалья Фото А. И. Тюрина

НАЛЕДИ Фото В. Е. Тумского Наледями называются ледяные тела, формирующиеся в результате многократного излияния подземных, речных или озерных вод на поверхность земли или льда и их послойного замерзания.

Гигантская Момская наледь

Криогенные процессы, связанные с деградацией мерзлых толщ • Термокарст • Термоабразия • Термоэрозия

ТЕРМОКАРСТ - процесс вытаивания подземных льдов, сопровождающийся просадками земной поверхности. Термокарстовые котловины называются в Западной Сибири хасыреями, в Якутии- аласы. Образуются заболоченные западины и термокарстовые озера. глубиной от 0, 5 м до 10 -12 м. В криолитозоне даже небольшие нарушения естественных условий приводят к бурным проявлениям термокарста.

Многолетние термокарстовые просадки и озера, развивающиеся в полигональной тундре на Тазовском п-ве

Озерный термокарст Колымская низменность

Побережье моря Бофорта, Канада

П-ов Ямал

ТЕРМОКАРСТОВОЕ ОЗЕРО В ЛЕСОТУНДРЕ

Спуск термокарстовых озер приводит к образованию аласов Аласы Яно-Колымская низменность

Образование полигональных форм, озер и болот в зоне развития ММП Болота Восточной Сибири (фото В. Тумского)

Термоабразия и термоденудация Термоабразией называется процесс разрушения мерзлых берегов морей, озер и водохранилищ под действием волн. Разрушение берегов под действием тепла воздуха, прямой солнечной радиации и дождей называется термоденудацией. Байджерахи ↓

Западное побережье п-ва Ямал

Яно-Индигирская низменность, побережье моря Лаптевых, Ойогосский яр Фото А. Ю. Деревягина

Байджерахи – блоки пород, образующиеся при вытаивании ПЖЛ, - результат термокарста и термоабразии Фото А. Ю. Деревягина

Байджерахи на склоне

Газоконденсатное месторождение Бованенковское. Техногенное подтопление и термокарстовоабразионное разрушение насыпи автодороги.

Изменение площади водохранилища Билибинской АЭС по данным автоматизированной обработки повторных аэрофотосъемок. 1 – граница береговой линии на июль 1977 г; 2 – граница береговой линии на август 1988 г. Площадь водохранилища увеличилась с 0, 337 км 2 до 0, 474 км 2, т. е. на 40%

ТЕРМОЭРОЗИЯ – размыв мерзлых льдистых пород водами временных водотоков с образованием оврагов, рытвин, промоин. Часто водотоки наследуют контуры полигональной сети повторно-жильных льдов, формируя коленообразные русла с расширениями (бочагами) в местах пересечения жил.

Термоэрозионная ниша в створе реки лагунного типа Дресвянка. Ниша образовалась за счет вытаивания ПЖЛ, что вызвало спуск озера

Газоконденсатное месторождение Медвежье. Термоэрозионный размыв грунта на участке подземной прокладки трубопровода Опасное развитие термоэрозии на линии электропередач вдоль трассы трубопровода

Бованенковское газоконденсатное месторождение. Термоэрозионный размыв насыпи автодороги Заполярное газоконденсатное месторождение. Термоэрозионный размыв песчаной подсыпки

Р. Джелтула (север Амурской области). Термокарстовотермоабразионный процесс, вызванный нарушением напочвенного растительного покрова при проезде вездехода. Обрушение берега произошло через полтора года после проезда вездехода Колеи от проезда вездехода

При хозяйственном освоении территории развитие термокарста связано со снятием растительного покрова, изменением дренированности поверхности и тепловым влиянием сооружений

г. Воркута. Разрушение жилого здания, построенного по II принципу, в рез-те тепловой осадки основания Пос. Билибино. Трещины, образовавшиеся в результате осадки здания, построенного по II принципу

Пос. Билибино. Трещины, образовавшиеся в результате осадки здания построенного по II принципу с оттаиванием грунта основания в процессе эксплуатации. Укреплени е здания металлическим каркасом для предотвращения его полного разоушения

Полуостров Ямал. Вездеходные следы в осоково-пушицевом болоте на пойме То же место, год спустя, начальная стадия развития термокарста

Деформации магистральных трубопроводов диаметром 1420 мм вследствие оттаивания и потери несущей способности грунтов основания на участке КС Ямбургская – КС Ныдинская. Формирование термокарстовых озер.

Деформации магистральных трубопроводов диаметром 1420 мм вследствие оттаивания и потери несущей способности грунтов основания. Формирование термокарстовых озер

Газоконденсатное месторождение Медвежье. Термокарстовая просадка, образовавшаяся на месте прожига газа при опробовании эксплуатационной скважины Подтопление участка межпромыслового коллектора в результате нарушения поверхностного стока – возможная причина развития термокарста

Газоконденсатное месторождение Бованенковское. Техногенное подтопление насыпи автодороги. Потеря несущей способности фундамента ЛЭП вследствие развития термокарстового процесса

Техногенное термокарстовое озеро, сформировавшееся при оттаивании льдистых отложений на высокой пойме р. Се-Яха (полуостров Ямал) через два года после аварии и пожара на газодобывающей скважине. Диаметр озера около 200 м, глубина 2 – 2, 5 м

Васюганское болото в Томской области n n n Васюганское болото расположено на территории Томской, Омской и Новосибирской областей, между крупными сибирскими реками Обью и Иртышом. Его размеры огромны: протяженность с запада на восток - 573 километра, с севера на юг - 320 км. Влияние Васюганского болота на природную ситуацию в регионе огромно и разнообразно. Это и основной источник пресной воды в регионе, и хранилище полезных ископаемых, и островок нетронутой дикой природы. Из болота берут начало множество рек, а испарившаяся с поверхности влага поддерживает климатический баланс и выносится даже на территорию Восточной Сибири и Казахстана. Важнейшая функция болота - очищение атмосферы, за что его называют гигантским естественным фильтром. Болотный торф поглощает токсичные вещества, связывает углерод и таким образом предотвращает парниковый эффект, насыщает воздух кислородом.

На болотах растут многие лекарственные растения сабельник, ряска; ягоды – клюква, морошка, черника, грибы, водятся многие птицы и пушные звери

Васюганское болото – участник конкурса « 7 чудес России»